【コラム】

セカンド・オピニオン

178 Core MicroArchitectureをもうすこし(2)

 

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問題点への考察

さて、問題点を整理し終わったところで、もう少し考えてみたいと思う。筆者が一番重要視したいのは、Sustained Performance、つまりピークのIPCではなく平均的なIPCである。ピーク値で見る限り、Core Microarchitectureは4命令/Cycleを超えるスループットがあっても不思議ではない。それは実行ユニットが最大5つ同時に動くからで、これがフルに動作すればIPC=5となる可能性も皆無ではない。ただこれはピーク中のピークであって、普通はもう少し性能が落ちると考えるのが妥当なところだろう。ではSustained Performanceとは何か、というと、

  • 狭義:特定の命令を組み合わせた時に、連続的に維持できるIPC
  • 広義:任意の命令を組み合わせた時に、連続的に維持できるIPC

といったあたりになるだろう。一般に筆者の書いた記事を含む、世の中の大多数のベンチマーク結果は、広義のSustained Performanceを測定していると考えるのが妥当だ。PCMarkにおけるCPU Testなどこの最たるものであって、様々なプログラムを動かした時の速度から指標(CPUMark値)を導き出すというもので、複数のテスト結果から算出することで、特定のプログラムの結果だけが突出して良くても、全体として大きな影響を与えないように設計されている。

これと対極を成すのが、例えば科学技術系計算のベンチマークである。先日IntelはIntel Tuning Contest 2006を実施したが、これは「理研QCDコード」と呼ばれる科学技術計算プログラムを、いかに高速に処理させるかを競うものである。この場合、参加者は環境(このコンテストの場合で言えばWoodcrestないし、Intelの任意のプロセッサ)に特化させる形でチューニングを行い、どこまで性能を上げられるかを競うわけだ。こうしたベンチマークは、上の例でいえば狭義のベンチマークとなる。

さて問題はどっちを重視するかであるが、筆者としては後者である。つまり世の中に数多く存在するプログラムがどこまで速く動作するか、ということをSustained Performanceとして考えたいと思う。もっとも、こう言うのは非常に簡単なのだが、実際は判断が微妙な事は珍しくない。例えば1995年、初めてIntelがPentium Proを発売した時の事。こと32bitのOS環境で32bit化されたプログラムを使う限り、同クロックのPentium/Pentium MMXより高速だったPentium Proだが、何しろ当時の主流は32bit化したとか言いながら、裏でMS-DOSが動いているWindows 95である。Windows 95の16bitコードに最適化されていなかった(詳細ははっきり語られていないが、16bitの命令に関してはMicrocodeを多用していたらしい)Pentium Proは、同クロックのPentiumに比べて30~40%程度も遅いという有様だった。この環境でSustained Performanceを語る場合、32bit環境での話をしても余り意味がないわけで、16bit環境も含めた話をせねばならず、そうなるとPentium ProのSustained Performanceは低いと結論付けざるをえないことになる。

ところが時代が変わるとこの評価も当然変わってくる。要するにMicrocode化されていた16bit命令の処理をHard Wired化しただけ(厳密に言えばL2も変わってはいるのだが、これに関しては2分の1倍速動作だったからむしろ遅くなっている訳で、ここでは無視して良いだろう)のPentium IIでは大幅にSustained Performanceが上がったと評価されるようになった。更にOSやアプリケーション環境の32bitへの移行が進んだことで、IPCの観点で見ればむしろ数値がやや上がる傾向を見せている。つまりSustained Performanceを語る場合、その時点におけるUsage Modelと切り離すのは不可能であり、Usage Modelが変わればSustained Performanceもまた変わるという話になるわけだ。

これに絡んでくるのは、コンパイラ側の進化である。Intel / AMD / VIA / Transmetaに加え、x86互換CPUを製造していたメーカーは多数あり、しかもモデルによって命令毎の性能はだいぶ変わってくる。この差を吸収するのが、コンパイラの進化である。要するにバージョンが上がるたびに、「大枠で言えば」より実行が高速化されるような方向に最適化が進む(=遅い命令を使わないようにする)という進化がなされており、従って旧来のアプリケーションはともかく、新しいアプリケーションでは(旧来の環境でも)より高速に動く事が期待できる(*1)。Sustained Performanceを考える場合、こうした事も関係してくるわけだ。

(*1)こうしたコンパイラの進化による高速化は、大体において新機能の追加によるパフォーマンスダウンで使い切られてお釣りがくる、というのは良くご存知の通り。ところで必ずしも新しいアプリケーションを使わない場合もあるのでは? という突っ込みは当然あるだろうが、例えばOfficeの新バージョンが出ると皆様いそいそと買い換えたり、ブラウザは新バージョンが出たといって入れ替えたり、という具合に、わりとアプリケーションそのものは煩雑に更新されている。例えば今ごろになって、Netscape 2.0の動きが遅いと文句をいう人はあまり居ないだろう。こうした新バージョンで置き換えられたものについては、Sustained Performanceを考えるときにはあまり考えなくて良いと思っている。

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インデックス

連載目次
第421回 MCUで遊ぼう Part2 (12)
第420回 MCUで遊ぼう Part2 (11)
第419回 MCUで遊ぼう Part2 (10)
第418回 MCUで遊ぼう Part2 (9)
第417回 MCUで遊ぼう Part2 (8)
第416回 MCUで遊ぼう Part2 (7)
第415回 MCUで遊ぼう Part2 (6)
第414回 MCUで遊ぼう Part2 (5)
第413回 MCUで遊ぼう Part2 (4)
第412回 MCUで遊ぼう Part2 (3)
第411回 MCUで遊ぼう Part2 (2)
第410回 MCUで遊ぼう Part2 (1)
第409回 MCUで遊ぼう(57)
第408回 MCUで遊ぼう(56)
第407回 MCUで遊ぼう(55)
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第400回 MCUで遊ぼう(48)
第399回 MCUで遊ぼう(47)
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第348回 USB 3.0の研究(75)
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